Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Модификация оптических свойств изотропных материалов для фотонных кристаллов Герасимов Александр Михайлович

Модификация оптических свойств изотропных материалов для фотонных кристаллов
<
Модификация оптических свойств изотропных материалов для фотонных кристаллов Модификация оптических свойств изотропных материалов для фотонных кристаллов Модификация оптических свойств изотропных материалов для фотонных кристаллов Модификация оптических свойств изотропных материалов для фотонных кристаллов Модификация оптических свойств изотропных материалов для фотонных кристаллов Модификация оптических свойств изотропных материалов для фотонных кристаллов Модификация оптических свойств изотропных материалов для фотонных кристаллов Модификация оптических свойств изотропных материалов для фотонных кристаллов Модификация оптических свойств изотропных материалов для фотонных кристаллов Модификация оптических свойств изотропных материалов для фотонных кристаллов Модификация оптических свойств изотропных материалов для фотонных кристаллов Модификация оптических свойств изотропных материалов для фотонных кристаллов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Герасимов Александр Михайлович. Модификация оптических свойств изотропных материалов для фотонных кристаллов: диссертация ... кандидата физико-математических наук: 01.04.07 / Герасимов Александр Михайлович;[Место защиты: Южно-Уральский государственный университет].- Челябинск, 2014.- 144 с.

Содержание к диссертации

Введение

1 Структура и свойства фотонных кристаллов. Обзор литературы . 24

1.1 История создания и свойства фотонных кристаллов 25

1.2 Методы изготовления фотонных кристаллов 28

1.2.1 Методы, использующие самопроизвольное формирование фотонных кристаллов 29

1.2.2 Методы травления 30

1.2.3 Голографические методы 31

2 Модификация оптических свойств фоторезиста SU-8 для фотонных кристаллов . 34

2.1 Нанокомпозитные материалы: управление свойствами изотропных сред. Обзор литературы 35

2.2 Модели расчета эффективного показателя преломления нано-композитных материалов 45

2.2.1 Пределы Винера 45

2.2.2 Модели Максвелла-Гарнетта и Бруггемана 47

2.3 Разработка метода синтеза суспензий наночастиц диоксида титана 50

2.4 Исследование оптических свойств суспензий 56

2.5 Модификация оптических свойств фоторезиста SU-8 для фотонных кристаллов 61

2.5.1 Синтез нанокомпозитного материала из фоторезиста SU-8 и наночастиц диоксида титана 61

2.5.2 Исследование оптических свойств нанокомпозитного материала фоторезист/наночастицы 64

2.5.3 Исследование влияния основных параметров на качество трехмерных фотонных структур, получаемых методом интерференционной литографии 70

2.5.4 Управляемое увеличение рассеяния в композитном материале 78

3 Генерация второй гармоники в одномерном фотонном кристалле . 85

3.1 Генерация второй гармоники в изотропных средах. Генерация второй гармоники в фотонных кристаллах. Обзор литературы. 86

3.2 Генерация второй гармоники в одномерном фотонном кристалле из изотропного материала 95

3.2.1 Метод конечных разностей во временной области 96

3.2.2 Гешение модельных задач методом конечных разностей во временной области 100

3.2.3 Формирования \ решеток в одномерном фотонном кристалле 107

3.2.4 Гасчет эффективности преобразования излучения во вторую гармонику в одномерном фотонном кристалле из изотропного материала 112

Заключение 116

Литература

Методы изготовления фотонных кристаллов

На сегодняшний день активно изучаются свойства материалов фотони-ки, таких как фотонные кристаллы [8-10], материалы с отрицательным показателем преломления [11,12] и другие диэлектрические и металлодиэлек-трические структурированные материалы. Фотонные кристаллы интересны как с фундаментальной точки зрения (например, для управления квантово-электродинамическими процессами), так и для многочисленных приложений. Они широко исследуются в современных экспериментальных и теоретических работах. На основе фотонных кристаллов создаются и разрабатываются оптические фильтры [13], волноводы (в частности, в волоконно-оптических линиях связи) [14], устройства, позволяющие осуществлять управление тепловым излучением [15], антиотражающие покрытия, на основе фотонных кристаллов были предложены конструкции лазеров с пониженным порогом накачки [16]. Также в последние годы стали активно разрабатываться различные конструкции сенсоров, основанных на фотонных кристаллах [17-19].

Фотонный кристалл - структура состоящая из периодически повторяющихся областей с модуляцией показателя преломления в одном, двух или трех измерениях. Исследование фотонных кристаллов - целая область современной физики и оптики, в частности, обязанная своим появлением В.П. Быкову и Э. Яблоновичу, первый из которых в своей работе 1972 г. заложил теоретическую основу данного явления [20], в другой в 1987 г. предложил структуру, названную «фотонной решеткой» или впоследствии «фотонным кристаллом» [21]. Название возникло по аналогии с обычными «электронными кристаллами», т.к. в перспективе они позволяли управлять свойствами света, как кристаллы полупроводников управляют электрическим током.

Первый фотонный кристалл, изготовленный Яблоновичем в 1990 году работал в сантиметровом диапазоне радиоволн - имел запрещенную зону в этой области, то есть запрет на распространение определенных длин волн [22]. Это уникальное свойство фотонных кристаллов и подстегнуло целую волну исследований в этой области - число публикаций по фотонным кристаллам показывало экспоненциальный рост в течении последующих 10-15 лет. Глобальной целью этих исследований являлось создание нового типа вычислительной техники - переход от транзисторного компьютера к квантовому, т.к. использование фотоных кристаллов в этой области может привести к увеличению вычислительных мощностей при переходе к фотонным кристаллам, работающих в инфракрасной и видимой областях спектра. Для этого необходимо, чтобы периодические структуры имели характерные размеры порядка сотен нанометров.

Наличие у фотонных кристаллов фотонной запрещенной зоны открывает широкие перспективы их использования в различных областях оптики. При создании трехмерного дефекта в такой структуре можно получить микрорезонатор (лазер) и локализовать излучение в точку [23]. В случае создания двумерного дефекта в фотонном кристалле его можно использовать в качестве идеального волновода, т.к свет будет локализован вдоль направления задаваемого дефектом и не будет заходить в оболочку такого фотоннокри-сталлическогої волокна. Кроме того, перспективно использование фотонных кристаллов в качестве фильтров, дефлекторов и других оптических элементов. Различают одно-, дву- и трехмерные фотонные кристаллы, в зависимости от количества измерений вдоль которых наблюдается модуляции показателя преломления [1]. Так как свет при распространении в такой структуре испытывает многократные отражения от границ разделов материалов с различными показателями преломления, то имеет место интерференция падающих и отраженных волн. Для определенных длин волн коэффициент отражения от такой структуры равен единице, тогда говорят, что указанная длина волны попадает в фотонную запрещенную зону фотонного кристалла. Диапазон запрещенных длин волн определяет ширину запрещенной зоны. Данное явление достаточно широко распространено в животном и растительном мире - крылья некоторых насекомых и части покрытосеменных цветковых растений. Эти части отражают свет и под различными углами имеют тот или иной цвет. Широко распространены одномерные фотонные кристаллы и в оптике - интерференционные фильтры и многослойные диэлектрические зеркала работают по такому же принципу.

После открытия самих фотонных кристаллов следующим важным этапом в развитии фотонных кристаллов стала работа [24], в которой сообщалось о возможности локализации света на дефектах фотоннокристаллической структуры. Эта работа привела к поиску возможных геометрий и структур обладающих полной запрещенной зоной. Впервые о поиске таких структур сообщалось в работе [25]. Было показано, что зонная структура фотонного кристалла для света подобна зонной структуре в полупроводниках. Было также показано, что полная фотонная запрещенная зона появляется в решетке с симметрией алмаза, состоящей из диэлектрических сфер [26]. После того, как был экспериментально получен первый фотонный кристалл, получивший на звание в честь своего создателя - Яблоновит и в него был внедрен дефект, появилась возможность создания одномодового полупроводникового лазера с фотонным кристаллом в качестве резонатора [27, 28]. Кроме того, появились работы по теоретическому и эксперименталному исследованию двумерных фотонных кристаллов [29-32]. Как уже упоминалось ранее, при создании линейного дефекта в двумерном фотонном кристалле формируется волновод, способный изгибаться на угол 90 с близким к 100% коэффициентом пропускания света [33]. Если же создать точечный дефект в такой структуре, то его можно использовать как микрорезонатор [34]. Первая структура с фотонной запрещенной зоной в инфракрасной области спектра, представляющая из себя периодическую структуру из металлических квадратов, была создана только в конце 90хх XX века [35]. Применение подобного подхода к видимой области спектра оказалось невозможным из-за возросшего рассеяния и поглощения света используемым материалом. Затем появилась работа, в которой в качестве материала для фотонного кристалла в инфракрасной области был использован диэлектрик - диоксид кремния [36]. Лучшим результатом была структура, обладающая фотонной запрещенной зоной в области длин волн 1,3-1,5 мкм.

Голографические методы

Самой распространенной группой методов создания фотонных кристаллов являются различные голографические методы. Используется интерференция двух или более когерентных волн, которая создает периодическое распределение интенсивности электрического поля. Использование двух волн применяется для создания одномерных фотонных кристаллов, трех и более волн -для создания двухмерных и трехмерных фотонных кристаллов [53,54]. Выделяют метод интерференционной литографии [6,55]. Данный метод состоит в получении трехмерной структуры из фотополимера за счет освещения интерференционной картиной четырьмя (или более) когерентными пучками света. Другим вариантом является трехкратное освещение фотоматериала одномерной интерференционной картиной, получающейся при интерференции двух пучков света. Преимуществами данного метода являются идеальная периодичность решетки, отсутствие дефектов структуры, возможность получения образцов большой площади и низкая стоимость [6,56]. В данном методе пленка фоторезиста экспонируется картиной нескольких когерентных лазерных пучков, а затем полученная структура проявляется, причем удаляются области, в которых не было засветки. Постепенное совершенствование фоторезистивных материалов привело к тому, что данный метод дает наилучшие результаты с точки зрения контраста показателя преломления. К недостаткам данного метода стоит отнести затруднения, возникающие при создании линейных и точечных дефектов, необходимые для практического использования получаемых структур.

Интерес к методу интерференционной литографии возрос после того как в целом ряде работ [6,56,57] была показана перспектива его использования для изготовления фотонных кристаллов с запрещенной зоной при относительно малом показателе преломления материала (п 1,9). Данный метод - единственный, позволяющий получать структуры достаточно большого размера (порядка диаметра лазерного пучка). Таким образом, метод интерференционной литографии позволяет создавать трехмерные периодические структуры с характерными размерами порядка длины волны используемого излучения, то есть данный методпретендует на первенство в получении фотонной запрещенной зоны в видимой области спектра. Высокая повторяемость результатов и относительная дешивизна метода также говорят в его пользу. Однако используемые в качестве материалов фоторезисты имеют показатели преломления далекие от граничного nth = 1,9. Так, наиболее часто используемый в экспериментальных исследованиях фоторезист SU-8 имеет показатель преломления п = 1,67 на длине волны 442 нм. В работе [55] была экспериментально получена техмерная периодическая структура с фотонной запрещенной зоной в области 1,3 мкм. Трехмерная периодическая структура из фоторезиста SU-8 покрывалась нанослоем золота, что и позволяло получить требуемый показатель преломления в данной области спектра. Однако, такой подход нельзя использовать при переходе к видимой области спектра, в которой металлические покрытия имеют высокий коэффициент отражения. Таким образом, фундаментальной задачей в этой области является поиск материалов, пригодных для метода интерференционной литографии и обладающих необходимыми свойствами либо увеличение показателя преломления существующих фоторезистов до пороговых значений. Одной из задач настоящей работы является модификация оптических свойств фоторезиста SU-8 для фотонных кристаллов, а именно повышение его показателя преломления до пороговых значений с сохранением его фоточувствительных свойств и низким светорассеянием в материале. Глава 2

Модификация оптических свойств фоторезиста SU-8 для фотонных кристаллов. 2.1 Нанокомпозитные материалы: управление свойствами изотропных сред. Обзор литературы.

В последние тридцать-сорок лет в исследованиях в области физики твердого тела появились новые направления. Основным предметом их исследования все в большей степени становятся наночастицы, а не макрообъекты или массивные кристаллы [58,59]. Данный факт можно объяснить тем, что наночастицы обладают уникальными физическими и химическими свойствами. Разнообразие их свойств нельзя описать существующими на данный момент теориями для систем, включающих десятки тысяч и миллионы атомов. Решение данной задачи требует переложения существующих теорий, а также создания и развития собственных теоретических подходов для частиц, состоящих из небольшого числа атомов.

Новый этап в развитии радиоэлектроники, оптоэлектроники, нанофотони-ки и современных компьютерных технологий связан с дальнейшей миниатюризацией функциональных элементов и, как следствие, трудностями, связанными с увеличением плотности их размещения в интегральных схемах. В связи с этим, в настоящее время большое внимание уделяется получению и исследованию свойств наноразмерных объектов с целью изготовления на их основе метаматериалов, обладающих уникальными свойствами, которые объясняются присутствием в их составе наночастиц с развитыми межфазными границами и избыточной по сравнению с обычными материалами поверхностной энергией [60].

Разработка метода синтеза суспензий наночастиц диоксида титана

Для определения концентрации наночастиц в фоторезисте SU-8, необходимой для повышения показателя преломления, были проведены расчеты в рамках модели Бруггемана. Расчеты показали, что для достижения показателя преломления композитного материала п = 1,9 на длине волны 633 нм необходима объемная доля диоксида титана 0,38. Для достижения аналогичного значения показателя преломления на длине волны 405 нм достаточно объемной доли диоксида титана 0,26. П роцесс приготовления фоточувствительного нанокомпозитного материала состоял из нескольких этапов: 1. По технологии, описанной в параграфе 2.3, были приготовлены суспензии диоксида титана в МЕКе - растворителе, применимом для используемого фоторезиста. Использовался МЕК и специальным образом стабилизированные для данного растворителя наночастицы диоксида титана, стабилизированные как фирмой-производителем, так и в настоящей работе. 2. Количество сухого фоторезиста определялось так, чтобы объемная доля диоксида титана в композите была равна 0,38. 3. Процесс растворения фоторезиста в суспензии проводился центрифугированием емкости с суспензией при 2000-3000 об/мин в течение 3-5 минут. 4. После полного растворения фоторезиста образовывался трехкомпонент-ный нанокомпозитный материал с нужным объемным соотношением твердых компонент. Растворитель (МЕК) находился в избытке по сравнению с исходным фоторезистом и композитный материал имел низкую вязкость. 5. Для увеличения вязкости композита растворитель частично выпаривался при помощи ротационного испарителя при температуре 30-40С.

Был приготовлен образец нанокомпозитного материала с использованием на-ночастиц, стабилизированных для МЕКа в настоящей работе. Готовый композитный материал имел вязкость ниже, чем у фоторезиста SU-8, желтоватый оттенок, высокий коэффициент поверхностного натяжения и слабую смачиваемость для стекла. Композитный материал на поверхности стекляннной подложки собирался в капли и нанесение с помощью центрифуги тонкого слоя такого композита по сравнению с фоторезистом было затруднено.

Данный нанокомпозитный материал может быть использован для получения трехмерных периодических структур.

Технология изготовления образцов из фоторезиста SU-8 для фотонных кристаллов При изготовлении образцов нанокомпозитного материала для фотонных кристаллов за основу была взята технология изготовления образцов для фотонных кристаллов из чистого фоторезиста SU-8, которую можно представить, как следующую последовательность действий: 1. Нанесение фоторезиста на стеклянную подложку, закрепленную на оси центрифуги. 2. Формирование слоя фоторезиста толщиной порядка 50 мкм при центрифугировании на скорости 3000 об/мин в течении 3 минут. 3. Выдерживание в состоянии покоя в течении 15 минут для снятия механических напряжений перед запеканием. 4. Сушка при температуре 60С в течении 5 минут. 5. Сушка при температуре 95С в течении 30 минут. 6. Постепенное охлаждение до комнатной температуры в течении 15 минут. 7. Несколько этапов экспонирования от 30 секунд до 20 минут. На каждом этапе образец поворачивается на 120 для создания трехмерной картины поля в образце. 8. После экспонирования также следует оставить образец в покое на горизонтальной поверхности. 9. Полимеризация при температуре 95С в течении 5-10 минут. 10. Проявление в гаммабутилорактоне в течении 5-7 минут, затем промывка в изопропиловом спиртев течении 2-3 минут.

Исследование оптических свойств нанокомпозитного материала фоторезист/наночастицы Как указывалось в предыдущем параграфе в настоящей работе был получен нанокомпозитный материал с высокой (38 об%) концентрацией нано-частиц и низким уровнем рассеяния света. Возможность синтеза фотонных кристаллов из полученного материала нуждается в проверке, поскольку неизвестно, как изменились фоточувствительные свойства данного фоторезиста при введении в него наночастиц диоксида титана.

Для исследования фоточувствительных свойств полученного композитного материала были изготовлены 5 образцов по технологии, описанной в предыдущем параграфе, с небольшими отличиями для композитного материала: 1. Композитный материал наносился на стеклянную подложку методом центрифугирования в течении 2 минут при 3000 об/мин. 2. Образец освещался ультрафиолетовой лампой в течении 40 минут. 3. Образец для полимеризации помещелся муфельную печь и выдерживался в ней в течении 30 минут при температуре 90С. 4. Образец проявлялся в гаммабутиролактоне без промывания в изопропи-ловом спирте.

Изготовленные образцы оказались устойчивыми к растворителю, что свидетельствовало о полимеризации композитного материала, т.е. нарушения процесса полимеризации при высоком содержании наночастиц не происходит. Это подтвердило возможность применения полученного материала для синтеза трехмерных фотонных кристаллов методом интерференционной литографии.

Для синтеза трехмерных фотонных кристаллов из полученного композитного материала необходимо, чтобы он обладал достаточно низким уровнем рассеяния. Для оценки уровня рассеяния композитного материала осуществлялись замеры мощности нерассеянного излучения, прошедшего через пленку нанокомпозитного материала. Схема экспериментальной установки, на которой проводилось исследование зависимости пропускания образца от времени изображена на рис.2.11.

Излучение гелий-неонового лазера (1) с помощью делительного кубика (2) разделялось на опорный и сигнальный пучки. Сигнальный пучок проходил через образец (3), попадал на фотодетектор (4), находящийся на расстоянии 85 мм от образца. Для исключения влияния колебаний мощности лазера опорный пучок отклонялся зеркалом (5) и попадал на фотодетектор (6). ъ к

Схема экспериментальной установки для измерения зависимости пропускания образца композитного материала от времени при охлаждении от температуры 95 до 23. 1 - He-Ne лазер, 2 - делительный кубик, 3 - образец, 4,6 - фотодетектор, 5 - зеркало

Номинальная мощность лазера 2 мВт, мощность опорного пучка 1,086 мВт, мощность сигнального пучка 0,874 мВт.

Измерение мощности сигнального пучка проиводились каждую минуту, опорного пучка - через в 5 минут. Мощность опорного пучка изменялась в пределах 0,1%, что не превышало погрешности прибора. Измерения начинались практически сразу после извлечения образца из печи, в которой он находился при температуре 95С, в течении 30 минут, до полного остывания до комнатной температуры.

На рисунке 2.12 представлена зависимость коэффициента пропускания композитного материала для длины волны А = 633 нм от времени остывания. Как видно из рис. 2.12, через 10 минут наблюдалось некоторое незначительное падение пропускания. При полном охлаждении до комнатной температуры пропускание уменьшилось чуть более, чем на 5%. Такое изменение связано с коэффициентом теплового расширения фоторезиста и изменением плотности материала.

Генерация второй гармоники в одномерном фотонном кристалле из изотропного материала

В настоящее время появляется все больше работ, посвященных записи \ решеток в изотропных средах. Актуальность этой темы обусловлена возможностью изготовления периодических структур из изотропных сред, например, для генерации второй гармоники в одномерном фотонном кристалле.

Изготовление фотонных кристаллов из нелинейных материалов (кристаллов) сопряжено с определенными технологическими трудностями, а также крайне дорого из-за высокой стоимости самих кристаллов. Самые популярные материалы для изготовления фотонных кристаллов, благодаря их дешевизне и простоте в обработке - полимеры и стекла, которые являются изотропными.

Как известно, в изотропных средах генерация второй гармоники невозможна из-за отсутствия нелинейности второго порядка или \ -, которая отвечает за генерацию второй гармонике в среде, и невыполнения условия фазового синхронизма - требования равенства скоростей распространения в среде излучений различных гармоник. Первое и второе условие выполняется в кристаллических средах, второе автоматически выполняется для фотонных кристаллов на границе запрещенной зоны [127]. Эти условия считались одновременно невыполнимыми для изотропных сред до тех пор, пока в 1981 году не была экспериментально обнаружена генерация второй гармоники в изотропной среде [128,129]. Излучение неодимового лазера с длиной волны 1,064 мкм пропускалось через германосиликатное волокно, на выходе которого наблюдалось излучение с удвоенной частотой и длиной волны 532 нм. Коэффициент преобразования излучения во вторую гармонику был крайне мал и составлял величину порядка Ю-8.

Увеличение коэффициента преобразования излучения во вторую гармонику до 3% [130] было достигнуто за счет предварительного многочасового облучения оптоволокна излучением лазера на основной частоте. Объяснение данного эффекта было дано в 1987 году в работе [131], в которой было предложено обобщение голографии на многочастотные поля и позволило объяснить наблюдаемое увеличение эффективности преобразования во вторую гармонику

В этом случае условие фазового синхонизма удовлетвояется автоматически [131]. При взаимодействии оптических полей с отличным от нуля средним по времени (Е ) с веществом, имеющим нелинейную кубическюу восприимчивость, возникает нелинейность второго порядка. Пимером поля с (Е ) = 0 служит двухчастотное световое поле Еш + Е2ш, обладающее полярной асимметрией, которая состоит в том, что действие куба светового поля в данной точке простанства имеет пеобладащее напавление.

На рисунке 3.1 показан результат сложения колебаний с равными амплитудами, и частотами, отличающимися в 2 раза. Если проанализиовать распределение поля (3.1) или проинтегиовать сумму напряженностей поля первой и второй гармоники, то становится ясно, что среднее значение электрического поля равно нулю. Однако, средний куб суммарного поля первой и второй Напряженоость поля Е, отн.ед.

Распределение среднего куба амплитуды поля, полученного в результате сложения полей с частотами, отличающимися в 2 раза. изотропной среде при взаимодействии излучения первой и второй гармоник происходит упорядоченная переориентация дефектов, имеющих " = 0, что приводит к наведению в среде статической поляризации Р второго поряд ка [132]:

Выполнение условия фазового синхронизма обеспечивалось тем, что в местах локального совпадения максимумов первой и второй гармоник упорядочение дефектов шло интенсивнее [132]. Для проверки данной теории был проведен эксперимент по записи \ решетки в волокне основным излучением и его второй гармоникой. Времени записи около 5 минут было достаточно для достижения коэффициента преобразования излучения во вторую гармонику равного 0,03%.

Увеличение пиковой мощности используемого излучения приводит к появлению эффектов самомодуляции, которые, к счастью, не влияют на генера-циювторой гармоники в волокне, в котором записана \ решетка [133].

Возможно стирание \ решеток излучением второй гармоники [134] и возможна новая запись \ решетки после ее стирания. Стирание \ решетки объяснялось в рамках модели, в соответствии с которой при записи происходит разделение зарядов, а при затирании - их рекомбинация. Мощность генерации второй гармоники Р2Ш в волокне была пропорциональна квадрату времени затирания t.

В работе [135] показано, что термическая обработка и гидрогенизация опто волокна приводит к значительному увеличению коэффициента преобразования излучения во вторую гармонику по сравнению с необработанным волокном. В работе [136] сообщалось о возможности стирания решеток ультрафиолетовым облучением и нагревом.

В работе [137] была исследована зависимость коэффициента преобразования излучения во вторую гармонику от состояния поляризации и входной интенсивности инфракрасного излучения. Наблюдался процесс насыщения интенсивности сигнала второй гармоники при увеличении интенсивности считывающего излучения, что объясняется эффектом фазовой самомодуляции и кроссмодуляции, которые нарушают условие фазового синхронизма. Также исследовано влияние нелинейного эффекта Керра на фазовый синхронизм [138].

В ранних моделях записи \ решеток предполагалось, что периодические изменения в изотропной среде происходят из-за оптического выпрямления или других нелинейных процессов третьего порядка. Этот факт проверялся в работе [139], в которой было рассчитано статическое поле Е., создаваемое поляризацией, описываемой выражением 3.2. Эта величина для плавленного кварца оказалась равной Е. = 102 В/м, а внешнее поле величиной порядка 106 В/м не приводит к появлению статической восприимчивости X

Была предложена волновая модель генерации второй гармоники с учетом фазовой самомодуляции в одномодовых оптических волокнах со ступенчатым профилем показателя преломления [140]. Для проверки достоверности предложенной теории использовались экспериментальные результаты из более ранней работы [132], в которой было показано, что увеличение длины во локна приводит к экспоненциальному росту эффективности преобразования излучения во вторую гармонику.

В работах [141-143] рассмотрено влияние 7-облучения на эффективность генерации второй гармоники в оптическом волокне. Было обнаружено существенное (приблизительно в 20 раз) увеличение эффективности генерации в волокнах, сердцевина которых была легирована германием. Результат объяснялся значительным увеличением концентрации центров окраски после 7-облучения или увеличением концентрации дефектов, которые обладают ненулевой поляризуемостью второго порядка.

В работе [144] исследовалось влияние сильного электрического поля Е 10 В/м на эффективность генерации второй гармоники, значительное увеличение эффективности генерации второй гармоники наблюдалось при отсутствии синхронизма.

В работе [145] сообщалось о записи \ решеток в заготовках для вытяжки оптоволокна, эффективность преобразования была порядка 10 . В заготовках не удалось наблюдать генерацию второй гармоники при облучении только излучением основной частоты, из чего был сделан вывод о роли вол-новодных процессов при генерации второй гармоники в волокне. О генерации второй гармоники в различных объемных изотропных материалах сообщалось в работе [146].

Похожие диссертации на Модификация оптических свойств изотропных материалов для фотонных кристаллов